C Sharpの基礎 - MODBUS - 版の履歴

Wiki: /* アドレス衝突とバス競合 */

2026-01-12T11:11:57Z

アドレス衝突とバス競合

← 古い版		2026年1月12日 (月) 20:11時点における版
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	また、定期的なアドレス確認と衝突検出機能の実装が推奨される。<br>		また、定期的なアドレス確認と衝突検出機能の実装が推奨される。<br>
	<br>		<br>
	[[ファイル:Modbus Collision 6.png\|フレームなし\|中央]]		[[ファイル:Modbus Collision 6.png\|フレームなし\|中央\|600px]]
	<br>		<br>

	==== 通信エラーと対策 ====		==== 通信エラーと対策 ====
	Modbus通信における代表的なエラーとして、タイムアウト、CRCまたはLRCエラー、フレーミングエラー、アドレス不一致が挙げられる。<br>		Modbus通信における代表的なエラーとして、タイムアウト、CRCまたはLRCエラー、フレーミングエラー、アドレス不一致が挙げられる。<br>

Wiki: /* スレーブ側状態遷移 */

2026-01-12T11:11:47Z

スレーブ側状態遷移

← 古い版		2026年1月12日 (月) 20:11時点における版
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	この動作により、マルチドロップ環境で適切なスレーブのみが応答を返す仕組みが実現される。<br>		この動作により、マルチドロップ環境で適切なスレーブのみが応答を返す仕組みが実現される。<br>
	<br>		<br>
	[[ファイル:Modbus Master Slave StateMachine 5.jpg\|フレームなし\|中央]]		[[ファイル:Modbus Master Slave StateMachine 5.jpg\|フレームなし\|中央\|600px]]
	<br><br>		<br><br>

2026年1月12日 (月) 11:11にWikiによる

2026-01-12T11:11:23Z

@@ 33行目: / 33行目: @@
 <br><br>
-== Modbus RS-485 と Modbus RS-232C の使い分け ==
+== Modbus RS-485 と Modbus RS-232C の比較 ==
 <center>
 {| class="wikitable"
@@ 61行目: / 61行目: @@
 *: ASCII文字形式でデータを送信
 *: デバッグが容易だが、RTUより速度が遅い
 <br><br>

2026年1月7日 (水) 07:27にWikiによる

2026-01-07T07:27:37Z

← 古い版		2026年1月7日 (水) 16:27時点における版
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	<center>		<center>
	{\| class="wikitable"		{\| class="wikitable"
			\|+ Modbus RS-485 と Modbus RS-232C の比較
	\|-		\|-
	! !! RS-485 !! RS-232C		! !! RS-485 !! RS-232C

Wiki: /* 概要 */

2025-12-16T22:44:53Z

概要

@@ 31行目: / 31行目: @@
 セキュリティおいては、認証機能は備えていないため、閉じたネットワーク内での使用が推奨される。<br>
 近年では、暗号化やセキュリティ機能を追加した拡張仕様も提案されている。<br>
 <br><br>

Wiki: /* 概要 */

2025-02-15T16:25:52Z

概要

@@ 31行目: / 31行目: @@
 セキュリティおいては、認証機能は備えていないため、閉じたネットワーク内での使用が推奨される。<br>
 近年では、暗号化やセキュリティ機能を追加した拡張仕様も提案されている。<br>
 <br><br>

Wiki: ページの作成:「== 概要 == MODBUSは1979年にModicon (現Schneider Electric) により開発された産業用通信プロトコルである。
単純で堅牢な設計により、製造業、ビル管理、エネルギー管理等の様々な産業分野で使用されている。

通信方式として、マスター・スレーブ方式を採用しており、1台のマスター機器が複数のスレーブ機器と通信を行う。
マスターからの要…」

2025-02-15T10:55:30Z

ページの作成:「== 概要 == MODBUSは1979年にModicon (現Schneider Electric) により開発された産業用通信プロトコルである。 単純で堅牢な設計により、製造業、ビル管理、エネルギー管理等の様々な産業分野で使用されている。 通信方式として、マスター・スレーブ方式を採用しており、1台のマスター機器が複数のスレーブ機器と通信を行う。 マスターからの要…」

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== 概要 ==
MODBUSは1979年にModicon (現Schneider Electric) により開発された産業用通信プロトコルである。 
単純で堅牢な設計により、製造業、ビル管理、エネルギー管理等の様々な産業分野で使用されている。 
 
通信方式として、マスター・スレーブ方式を採用しており、1台のマスター機器が複数のスレーブ機器と通信を行う。 
マスターからの要求に対して、スレーブが応答するという単純な構造になっている。 
 
特に、MODBUSは産業オートメーションの基盤となる通信規格 (レガシーシステムとの互換性維持やシンプルな制御システムの構築) として、今日でも広く使用されている。 
 
通信媒体としては、RS-485やRS-232等のシリアル通信 (MODBUS RTU / ASCII)、TCP/IPネットワーク (MODBUS TCP) が使用される。 
特に、MODBUS TCPは、産業用イーサネットの標準プロトコルとして普及している。 
 
データモデルの構造 
* コイル
*: 1ビットの読み書き可能なデジタル出力
* ディスクリート入力
*: 1ビットの読み取り専用デジタル入力
* 保持レジスタ
*: 16ビットの読み書き可能なデータ
* 入力レジスタ
*: 16ビットの読み取り専用データ
 
MODBUSの特徴 
* オープンな仕様で、ロイヤリティフリーである。
* 実装が簡単であり、開発コストを抑えられる。
* 異なるメーカーの機器間での相互運用性が高い。
 
通信手順は、ファンクションコードと呼ばれる命令コードを使用してデータの読み書きを行う。 
例えば、スレーブ機器のレジスタを読み取る場合、マスターは対象のスレーブアドレス、ファンクションコード、データアドレス、データ数等を含むメッセージを送信する。 
 
セキュリティおいては、認証機能は備えていないため、閉じたネットワーク内での使用が推奨される。 
近年では、暗号化やセキュリティ機能を追加した拡張仕様も提案されている。 
 

== MODBUS ASCII ==
==== 初期化とシリアルポート設定 ====
MODBUS ASCII通信に必要なシリアルポートの設定を行う。 
以下の例では、MODBUS ASCIIの標準的な設定であるデータ長7ビット、偶数パリティとして設定している。 
 
<syntaxhighlight lang="c#">
public ModbusAsciiClient(string portName, int baudRate, Parity parity, int dataBits, StopBits stopBits)
{
_serialPort = new SerialPort
{
PortName = portName,
BaudRate = baudRate,
Parity = parity,
DataBits = dataBits,
StopBits = stopBits,
ReadTimeout = 1000,
WriteTimeout = 1000
};
}
</syntaxhighlight>
 
==== リクエストメッセージの作成 ====
MODBUS ASCIIメッセージを作成する。 
各バイトを16進数の文字列に変換して、開始文字 (:)、データ、LRC、終了文字 (CR LF) の順に構築する。 
 
<syntaxhighlight lang="c#">
private byte[] CreateAsciiMessage(byte slaveAddress, byte functionCode, ushort startAddress, ushort length)
{
// バイナリデータの作成
byte[] data = new byte[]
{
slaveAddress,
functionCode,
(byte)(startAddress >> 8),
(byte)startAddress,
(byte)(length >> 8),
(byte)length
};

// LRCの計算
byte lrc = CalculateLRC(data);

// ASCII文字列の作成
StringBuilder asciiMessage = new StringBuilder();
asciiMessage.Append(':'); // 開始文字
foreach (byte b in data)
{
asciiMessage.Append(b.ToString("X2"));
}
asciiMessage.Append(lrc.ToString("X2"));
asciiMessage.Append("\r\n"); // 終了文字

return Encoding.ASCII.GetBytes(asciiMessage.ToString());
}
</syntaxhighlight>
 
==== メッセージの送受信 ====
実際の通信処理を行う。 
 
データ送信時はスレッドセーフで処理、データ受信時は開始文字から終了文字までを非同期で読み取る。 
 
<syntaxhighlight lang="c#">
private async Task<byte[]> SendReceiveAsync(byte[] request)
{
if (!_serialPort.IsOpen)
{
throw new InvalidOperationException("シリアルポートが開かれていません");
}

lock (_lockObject)
{
// バッファをクリア
_serialPort.DiscardInBuffer();
_serialPort.DiscardOutBuffer();

// リクエストを送信
_serialPort.Write(request, 0, request.Length);
}

// 応答を待機
return await Task.Run(() =>
{
byte[] buffer = new byte[256];
int bytesRead = 0;

// 開始文字 ":" を待機
while (_serialPort.ReadByte() != ':')
{
if (!_serialPort.IsOpen) throw new Exception("ポートが閉じられました");
}

// 終了文字まで読み込み
while (bytesRead < buffer.Length)
{
int b = _serialPort.ReadByte();
if (b == -1) throw new Exception("タイムアウトが発生");

buffer[bytesRead++] = (byte)b;

if (bytesRead >= 2 && buffer[bytesRead - 2] == '\r' && buffer[bytesRead - 1] == '\n')
{
break;
}
}

byte[] response = new byte[bytesRead];
Array.Copy(buffer, response, bytesRead);

return response;
});
}
</syntaxhighlight>
 
==== 応答の検証 ====
受信したデータの妥当性を検証する。 
* メッセージの最小長
* スレーブアドレスとファンクションコードの一致
* LRCによるデータ整合性
 
<syntaxhighlight lang="c#">
private bool ValidateResponse(byte[] response, byte expectedSlaveAddress, byte expectedFunctionCode)
{
if (response == null || response.Length < 9)
{
return false;
}

// ASCII文字列からバイナリデータに変換
string asciiHex = Encoding.ASCII.GetString(response, 1, response.Length - 3);
byte[] binary = new byte[asciiHex.Length / 2];
for (int i = 0; i < binary.Length; i++)
{
binary[i] = Convert.ToByte(asciiHex.Substring(i * 2, 2), 16);
}

// スレーブアドレスとファンクションコードの検証
if (binary[0] != expectedSlaveAddress || binary[1] != expectedFunctionCode)
{
return false;
}

// LRCの検証
byte calculatedLrc = CalculateLRC(binary.AsSpan(0, binary.Length - 1).ToArray());
byte receivedLrc = binary[binary.Length - 1];

return calculatedLrc == receivedLrc;
}
</syntaxhighlight>
 
==== データの抽出 ====
応答メッセージからデータ部分を抽出して、ASCII形式からバイナリデータに変換する。 
 
<syntaxhighlight lang="c#">
private byte[] ConvertAsciiResponseToData(byte[] response)
{
// ":" と CR LF を除いたASCII文字列を取得
string asciiHex = Encoding.ASCII.GetString(response, 1, response.Length - 3);

// データ長を取得
int dataLength = Convert.ToByte(asciiHex.Substring(4, 2), 16);
byte[] data = new byte[dataLength];

// データ部分を変換
for (int i = 0; i < dataLength; i++)
{
data[i] = Convert.ToByte(asciiHex.Substring(6 + i * 2, 2), 16);
}

return data;
}
</syntaxhighlight>
 
==== リソース管理 ====
最後に、シリアルポートのクリーンアップを行う。 
 
<syntaxhighlight lang="c#">
public void Dispose()
{
Dispose(true);
GC.SuppressFinalize(this);
}

protected virtual void Dispose(bool disposing)
{
if (!_isDisposed)
{
if (disposing)
{
if (_serialPort != null)
{
if (_serialPort.IsOpen)
{
_serialPort.Close();
}
_serialPort.Dispose();
_serialPort = null;
}
}
_isDisposed = true;
}
}
</syntaxhighlight>
 
==== 使用方法 ====
<syntaxhighlight lang="c#">
async Task ExampleUsage()
{
using (var client = new ModbusAsciiClient("COM1", 9600))
{
if (await client.OpenAsync())
{
try
{
// スレーブアドレス1、開始アドレス0から2レジスタ分読み込み
byte[] data = await client.ReadHoldingRegistersAsync(1, 0, 2);

// データの処理
// ...略
}
catch (Exception ex)
{
Console.WriteLine($"エラーが発生しました: {ex.Message}");
}
}
}
}
</syntaxhighlight>
 

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|title={{PAGENAME}} : Exploring Electronics and SUSE Linux | MochiuWiki
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